Бъдещето на преноса на електроенергия чрез постоянен ток ли е? Световен архипелаг и неговата мрежа

Днес повечето високоволтови електропроводи се основават на променлив ток. Развитието на нови енергийни източници, слънчеви и вятърни електроцентрали, разположени далеч от населени места и промишлени потребители, изисква преносни мрежи, понякога дори в континентален мащаб. И тук, както се оказа, HVDC е по-добър от HVAC.

DC линия с високо напрежение (съкратено от High Voltage Direct Current) имат по-добра способност да пренасят големи количества енергия от HVAC (съкращение от High Voltage Alternate Current) за дълги разстояния. Може би по-важен аргумент е по-ниската цена на такова решение на дълги разстояния. Това означава, че е много полезно за осигуряване на електричество на дълги разстояния от възобновяеми енергийни места, които свързват островите с континента и дори потенциално дори различни континенти един с друг.

ОВК линия изискват изграждането на огромни кули и тягови линии. Това често предизвиква протести на местните жители. HVDC може да бъде положен на всякакви дълги разстояния под земята, без риск от големи загуби на енергиякакъвто е случаят със скрити AC мрежи. Това е малко по-скъпо решение, но е начин да се избегнат много от проблемите, пред които са изправени преносните мрежи. Разбира се, за предаване от Регион Колумбия съществуващите и социално приемливи далекопроводи с високи стълбове могат да бъдат адаптирани. Това означава, че можете да изпращате повече енергия през същите линии.

Има много проблеми с предаването на променлив ток, които са добре известни на енергийните инженери. Те включват, наред с други генериране на електромагнитни полетав резултат на това линиите са високо над земята и на разстояние една от друга. Има и топлинни загуби в почвената и водна среда и много други трудности, които са се научили да се справят с времето, но които продължават да натоварват енергийната икономика. Мрежите за променлив ток изискват много инженерни компромиси, но използването на променлив ток със сигурност е рентабилно за предаване. електричество на дълги разстояниятака че в повечето ситуации това не са нерешими проблеми. Това обаче не означава, че не можете да използвате по-добро решение.

Ще има ли глобална енергийна мрежа?

През 1954 г. ABB построи потънала 96 км високоволтова линия за постоянен ток между континенталната част на Швеция и острова (1). Как е сцеплението ви позволява да получите двойно по-голямо напрежение какво става променлив ток. Подземните и подводните DC линии не губят ефективността си на предаване в сравнение с въздушните линии. Постоянният ток не създава електромагнитно поле, което би засегнало други проводници, земя или вода. Дебелината на проводниците може да бъде всякаква, тъй като постоянният ток не е склонен да тече по повърхността на проводника. DC няма честота, така че е по-лесно да свържете две мрежи с различни честоти и да ги преобразувате обратно в AC.

обаче D.C. той все още има две ограничения, които му пречеха да превземе света, поне доскоро. Първо, преобразувателите на напрежение бяха много по-скъпи от обикновените физически AC преобразуватели. Въпреки това, цената на DC трансформаторите (2) бързо пада. Намаляването на разходите се влияе и от факта, че броят на устройствата, използващи постоянен ток от страна на енергийно насочени приемници, се увеличава.

2. DC трансформатор на Siemens

Вторият проблем е това високоволтовите DC прекъсвачи (предпазители) бяха неефективни. Прекъсвачите са компоненти, които предпазват електрическите системи от претоварване. DC механични прекъсвачи те бяха твърде бавни. От друга страна, въпреки че електронните превключватели са сравнително бързи, тяхното задействане досега е било свързано с високи нива до 30 процента. загуба на сила. Това беше трудно за преодоляване, но наскоро беше постигнато с ново поколение хибридни прекъсвачи.

Ако се вярва на последните доклади, ние сме на път да преодолеем техническите предизвикателства, които тормозят HVDC решенията. Така че е време да преминем към несъмнените ползи. Анализите показват, че на определено разстояние, след преминаване на т.нар.равновесна точка» (около 600-800 km), алтернативата HVDC, въпреки че първоначалните й разходи са по-високи от началните разходи на AC инсталациите, винаги води до по-ниски общи разходи за преносна мрежа. Разстоянието на равновесие за подводните кабели е много по-късо (обикновено около 50 km), отколкото за въздушните линии (3).

3. Сравнете инвестицията и цената на преноса на енергия между HVAC и HVDC.

DC терминал те винаги ще бъдат по-скъпи от клемите за променлив ток, просто защото трябва да имат компоненти за преобразуване на постоянно напрежение, както и преобразуване на DC в AC. Но преобразуването на DC напрежение и прекъсвачите са по-евтини. Тази сметка става все по-печеливша.

В момента загубите при пренос в съвременните мрежи варират от 7%. до 15 процента за наземно предаване на базата на променлив ток. При предаването на постоянен ток те са много по-ниски и остават ниски дори когато кабелите са положени под вода или под земята.

Така че HVDC има смисъл за по-дълги участъци от земя. Друго място, където това ще работи, е населението, разпръснато из островите. Индонезия е добър пример. Населението е 261 милиона души, живеещи на около шест хиляди острова. Много от тези острови в момента са зависими от петрол и дизелово гориво. Япония има подобен проблем с 6 острова, 852 от които са населени.

Япония обмисля изграждането на две големи DC електропроводи с високо напрежение с континентална Азия.което ще позволи да се отървем от необходимостта от самостоятелно генериране и управление на цялата си електроенергия в ограничен географски район със значителни трудности на терена. По подобен начин са подредени страни като Великобритания, Дания и много други.

Традиционно Китай мисли в мащаб, който надминава този на другите страни. Компанията, която управлява държавната електрическа мрежа на страната, излезе с идеята за изграждане на глобална високоволтова DC мрежа, която ще свърже всички вятърни и слънчеви електроцентрали в света до 2050 г. Подобно решение, плюс техники за интелигентна мрежа, които динамично разпределят и разпределят мощността от места, където се произвежда в големи количества до места, където е необходима в момента, биха могли да направят възможно четенето на „Млад техник“ под светлината на захранвана от лампа от енергия, генерирана от вятърни мелници, разположени някъде в южната част на Тихия океан. В крайна сметка целият свят е един вид архипелаг.